|ГЛАВНАЯ|     |О ЖУРНАЛЕ|      |АРХИВ|      |ПОДПИСКА|     |РЕКЛАМНЫЙ ОТДЕЛ|    |КОНТАКТЫ|     |СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА|     |НОВОСТИ|      |ПРОЕЗД|       |КАРТА САЙТА|

№4(34) 2007

овые технологии открыли широкие перспективы для операторов связи в сфере предоставления абонентам современных телекоммуникационных услуг. Многие более и менее крупные операторы перестраивают свои сети или даже строят новые, чтобы обеспечить возможность предоставления нескольких услуг одновременно по одной и той же сети. 

Мультисервисные сети часто соотносят с концепцией построения сетей следующего поколения — Next Generation Network, или NGN. С чего же начинается строительство NGN-сети? Ответ всегда один — с разработки дизайн-проекта, или, другими словами, с подготовки технического решения. Прежде всего, это важно для молодых компаний, которые лишь выходят на рынок предоставления услуг связи. В любом деле не бывает мелочей,и только знание всех нюансов поможет сделать ваш проект успешным. В данной статье излагается авторская точка зрения на создание NGN-сетей и проблемы их проектирования, а также даются рекомендации по их решению.

Абонент

Работу над NGN-проектом следует начинать с анализа информации о том, кто будет потребителем услуг, то есть вашим абонентом. В зависимости от планируемой зоны развертывания новой сети нужно составить список потенциальных клиентов. В жилых городских кварталах таковыми будут, вероятнее всего, только домашние пользователи. Чем ближе к центру города,тем доля корпоративных клиентов увеличивается — среди них могут быть офисы, магазины, бизнес-центры. В удаленных районах города клиентами становятся заводы, фабрики и другие промышленные предприятия. 

Не нужно забывать, что вы — не единственный игрок на рынке. Поэтому нужно добыть разведывательные данные (как на войне )о том, где плохо развита сетевая инфраструктура ваших основных конкурентов. Это позволит вам ожидать в этой зоне высокий потребительский спрос. Не будет лишней информация о планах конкурентов, где они собираются развивать свои сети. Нужно учитывать, что практическая реализация проекта занимает достаточно много времени, и шанс выиграть будет выше у того, кто первым выйдет на потребительский рынок. 

В сельской местности дело обстоит намного сложнее. Здесь кабельная инфраструктура развита очень плохо, а плотность населения достаточно низкая. Строительство новой кабельной сети — занятие весьма длительное и дорогостоящее, поэтому часто рассматривается возможность предоставления услуг с помощью беспроводных технологий. При этом для расчета географической зоны предоставления услуг нужно будет принимать во внимание рельеф окружающей местности. 

В результате проведенного анализа нужно составить сводную таблицу с распределением абонентов по категориям, а также краткосрочный и долгосрочный прогноз расширения абонентской базы. Прогнозируемый рост числа абонентов очень важен, так как позволит вам, с одной стороны, сделать расчет ожидаемой нагрузки на сеть, а с другой — оценить срок окупаемости проекта.

Услуги

Теперь, когда у вас есть абонентская классификация, можно определить, какие услуги вы намерены предоставлять своим клиентам и способ их «доставки» до потребителя. Очевидно, что домашние пользователи чаще всего будут заказывать услуги телефонной связи и доступа к сети Интернет. Именно эта категория абонентов станет основным потребителем комбинации «голос плюс данные». Многие домашние пользователи уже имеют телефонную линию, поэтому подключение к сети Интернет очень просто выполнить с использованием технологии ADSL. Широкополосный канал связи к абоненту можно организовать и по телевизионной кабельной сети. 

Среди банков,крупных торговых корпораций пользуется большим спросом услуга предоставления доступа к виртуальной частной сети (VPN). Чтобы обеспечить необходимый уровень качества обслуживания и безопасности для таких клиентов, следует ориентироваться на применение оптических технологий доступа FTTx. Если нет возможности задействовать волоконно-оптический кабель, то корпоративных абонентов можно подключить по медному кабелю на базе симметричной технологии доступа g. SHDSL или ассиметричной технологии ADSL2+в режиме повышенной скорости передачи информации по восходящему каналу (Annex M). 

Как уже было сказано, для сельской местности особенно актуальна проблема «последней мили». Тем не менее, именно здесь больше всего незадействованной абонентской емкости. Среди этой категории абонентов по-прежнему высоким спросом пользуется телефония, но также становится популярной услуга доступа в Интернет. Чтобы охватить как можно больше клиентов в небольших районных или сельских центрах, рекомендуется обратить внимание на технологии WiFi и WiMAX. 

Важно определить, какие услуги будут предоставлены на первых этапах запуска проекта, а какие следует внедрять при достижении определенного уровня развития сети. Например, базовым условием предоставления мультимедийных услуг является наличие высокоскоростной магистрали и сети доступа, которые хорошо отлажены под передачу multicast-трафика. Иначе многоадресная передача видеотрафика может перегрузить сеть и привести к отказу в обслуживании абонентов всей сети. Поэтому спешить не стоит и такие услуги, как трансляция цифрового телевидения (IP-TV) и предоставление видео по запросу (VoD), лучше выносить в рамки отдельного проектного решения.

Голосовая связь

Немного подробнее — об услугах голосовой связи. Пожалуй, еще многие годы телефония будет оставаться одним из самых распространенных способов коммуникации между абонентами. Поэтому важно сразу сформировать перечень всех основных и дополнительных видов голосовых услуг, которые планируется предоставлять в новой сети NGN.В этом вопросе не нужно руководствоваться принципом «чем больше,тем лучше». Если проанализировать ситуацию на современных цифровых телефонных станциях, то можно заметить, что большая часть сервисов вообще остается невостребованной. А все объясняется достаточно просто. 

Так, для домашних клиентов услуга телефонной связи, как правило, сводится к базовому вызову. Это связано с тем, что домашний пользователь имеет в своем распоряжении обычный аналоговый телефонный аппарат и не хочет запоминать сложные комбинации цифр, которые он должен набрать для включения или выключения дополнительных услуг. Правда, многие домашние абоненты заинтересуются предложением оператора по приему и отображению на дисплее телефонного аппарата номера звонящего абонента. Это можно сделать даже по аналоговой линии, если установить телефонный аппарат с поддержкой функции Caller ID или FSK и, разумеется, заказать данный вид сервиса у оператора.

 Расширенные услуги голосовой связи, такие как различные виды переадресации и перевода вызова, конференция, сигнал о втором вызове и ряд других, больше всего пользуются спросом у корпоративных клиентов. Для них может оказаться полезным использование новых услуг по организации замкнутых абонентских групп или IP- Centrex. Эти услуги предусматривают создание для определенной группы абонентов виртуальной телефонной станции (УПАТС, PBX) со своей замкнутой нумерацией. Таким образом, корпоративному заказчику не нужно устанавливать у себя сложное телекоммуникационное оборудование и беспокоиться о его обслуживании. Оператору такой вид обслуживания клиентов,безусловно, выгоден, так как он контролирует весь абонентский трафик. Поэтому он стремится привлечь потенциальных клиентов более низкими тарифами на звонки внутри подобной группы, а также возможностью объединения удаленных групп Centrex в единую корпоративную сеть. Если у оператора имеется своя собственная GSM-сеть, то есть смысл сразу рассматривать задачу конвергенции фиксированной и мобильной связи (FMC ). 

Когда перечень планируемых услуг сформирован,уже можно произвести первую оценку ожидаемой нагрузки на новую сеть NGN. Для этого выполняется расчет необходимой полосы пропускания под каждую из услуг связи на всех участках мультисервисной сети. Для небольших и еще строящихся сетей рекомендуется такой расчет производить без учета использования алгоритмов сжатия голосовой и видеоинформации. Хотя эти алгоритмы позволяют существенно снизить нагрузку на сеть, но на этапе проектирования лучше ориентироваться на возможность передачи информации без потери качества, а значит, сде- лать дополнительный запас по полосе пропускания. 

Построение сети NGN

На рис.1 представлена упрощенная схема построения сети NGN.

Уровневая архитектура ее реализации позволяет выполнить классификацию различных компонентов сети в зависимости от их расположения. 

На самом верхнем уровне находится сеть управления и приложений. Это наиболее важный фрагмент сети NGN, поскольку именно здесь сосредоточены все услуги и элементы управления ими. 

В задачу магистральной сети входит объединение всех разрозненных фрагментов сети и предоставления доступа к вышестоящей сети управления и приложений. Магистральная сеть покрывает большие расстояния, поэтому в ней используется мощные волоконно-оптические системы передачи. 

На рисунке не показана еще одна сеть, которая находится ниже магистральной — сеть агрегации. Ее функции очень схожи с сетью доступа — это суммирование и обработка всего абонентского трафика.

 Еще ниже находится распределительная сеть, которую часто называют «последней милей». Ее не стоит ассоциировать буквально с какими-то проводными абонентскими линиями. В этом фрагменте сети может быть использованы и беспроводные линии связи. 

На самом нижнем уровне модели находится абонентская сеть, которая является очень важным компонентом сети NGN. В ней находятся абонентские устройства, с помощью которых организован доступ абонентов к услугам оператора. В частном случае абонентская сеть может быть представлена только одним сетевым устройством, например, компьютером или IP-телефоном.

Вопросы проектирования

Хотя описание схемы шло как бы сверху вниз, проектирование проще и удобнее рассматривать в обратном направлении. 

Абонентская сеть, как правило, небольшого размера, поэтому основная задача оператора — построить как можно больших размеров и как можно более разветвленную сеть доступа. Ведь именно такая сеть позволит подключить максимум абонентов. 

Для начинающих операторов строительство собственной сети доступа будет самой дорогостоящей задачей. Использовать медный телефонный кабель на всем сегменте от узла связи до абонента нерационально, ведь в этом случае не решается проблема пропускной способности участка «последней мили». Да и цена волоконно-оптического кабеля ниже,ч ем медного. 

Сформировано несколько подходов к решению данной задачи. Самый простой способ — подключение абонентов непосредственно по оптическому кабелю. Для этого подойдут технологии пассивных (PON)или активных (AON) оптических сетей. Создание пассивных сетей по стоимости начальных затрат намного дешевле, чем развертывание активных сетей. Однако нужно отметить, что суммарная стоимость владения для AON может оказаться ниже, чем для PON. В любом случае, решение о выборе технологии надо принимать в каждом конкретном случае. 

Можно выбрать комбинированное решение, когда используются технологии абонентского подключения — как по оптике, так и по медному кабелю. В этом случае абонентский мультиплексор следует устанавливать как можно ближе к зоне концентрации абонентов. Размещается он в специальном термоконтейнере, к оторый называется «шелтер» (shelter). Контейнеры могут иметь различное конструктивное исполнение в зависимости от места размещения — под землей, внутри или снаружи помещений, а то и на столбах. Внутри контейнера кроме мультиплексора может устанавливаться воздушный кондиционер для поддержания стабильной температуры, оборудование электропитания с резервными аккумуляторными батареями, а также кроссовое оборудование. Если есть трудности с подключением к первичной сети электропитания в месте расположения контейнера, то можно предусмотреть дистанционное электропитание оборудования по медным линиям связи. Но в этом случае нужно учитывать ограничения по потребляемой мощности, а от использования систем кондиционирования, скорее всего, придется отказаться. 

Подключение абонентов производится любым доступным способом — по медному телефонному кабелю, по витой паре, волоконно-оптическому кабелю или даже с помощью беспроводных технологий. Абонентская линия может использоваться не только для широкополосного доступа, но и для предоставления традиционных телефонных соединений — аналоговых телефонных линий или цифровых потоков Е1. В данном случае чем больше интерфейсов доступа может обеспечить такой мультиплексор, тем лучше. Очень часто подобные абонентские мультиплексоры называют мультисервисными узлами доступа, или MSAN (Multiservice Access Node), так как они обеспечивают первую точку входа абонента в NGN-сеть оператора (см.врезку «Мультисервисный узел доступа»). 

На этапе проектирования сети нужно определить модели подключения абонентов и правильно назначить политики обслуживания трафика. Это позволит обрабатывать передаваемые данные, учитывая вид заказанной услуги и приоритетность трафика, а также правильно ограничивать полосу пропускания. 

Рассматривая VLAN-архитектуру сети, нужно выбрать одну из следующих моделей подключения абонента:
• VLAN на абонента, т.е.для каждого абонента выделяется отдельный VLAN — модель 1:1;
• VLAN на услугу или пакет подключения (например, объединение трафика от всех абонентов, которые подписаны на определенный пакет)— модель N:1;
• VLAN на вид услуги (например, объединение всего Интернет-трафика независимо от пакета подключения)— модель N:1.

Для корпоративных клиентов наиболее предпочтителен будет первый вариант, то есть модель 1:1. Для домашнего пользователя можно использовать любой вариант,однако стоит сразу отметить, что модель 1:1 не применима для многоадресной рассылки данных, т.е. multicast-трафика. А это значит,что такая модель не подойдет, если планируется предоставление мультимедийных услуг.

В большинстве случаев для построения магистрального сегмента сети используется технология IP/MPLS. Это достаточно удобная и проверенная технология, которая позволяет обеспечивать необходимое качество обслуживания абонентов и предоставления услуг. Если планируется арендовать канал у стороннего сетевого провайдера, то обязательно надо составить договор обслуживания SLA (Service Level Agreement ). В нем нужно отразить, какой вид трафика будет поступать, как правильно его обрабатывать при транзите через сеть провайдера, какие вводятся ограничения на полосу пропускания, а также как будет обрабатываться трафик, если он будет выходить за оговоренные условия.

Сеть управления и приложений

В этой части сети размещаются такие важные элементы, как программный коммутатор, или Soft-switch, маршрутизаторы для выхода в сеть Интернет, различные сигнальные (SMG )и медиашлюзы (MGW ) для выхода в телефонную сеть общего пользования, серверы приложений (Application Servers), всевозможные аппаратные и программные комплексы по подготовке и обработке мультимедийных сервисов (Middl-ware/Headend ). Здесь же находится также центр обработки данных, в котором будет выполняться авторизация и учет доступа пользователей к услугам, производиться распечатка счетов за их использование. Кроме того, здесь должна быть развернута централизованная система управления для возможности дистанционного мониторинга и конфигурирования всех элементов сети. Следует отметить важные функции системы управления — поддержку автоматического конфигурирования сетевых элементов сети и возможность интеграции системы управления с прикладными системами ведения бизнеса оператора (OSS/BSS)на базе протокола SOAP. Это позволит существенно снизить эксплуатационные затраты оператора за счет автоматизации процессов обслуживания абонентов. 

Сети NGN неразрывно связаны с использованием программных коммутаторов. В рамках IMS-архитектуры построения сети программный коммутатор будет контролировать доступ абонента к любым услугам, являясь, таким образом, ключевым механизмом, обеспечивающим функционирование NGN-сети в целом. Поэтому нужно обеспечить его высокую надежность и доступность. Для этого программный коммутатор должен иметь специальные механизмы дублирования и резервирования. 

Для больших сетей становится актуальным задача географического резервирования, когда отдельные модули программного коммутатора функционируют вместе, но при этом они расположены на значительном расстоянии друг от друга. Это позволяет снизить риски форс-мажорного характера, такие как землетрясения, пожары, наводнения, террористические акты и т.п. Совокупный комплекс мер позволяет обеспечить высокий коэффициент готовности NGN-решения — на уровне 99,999%. 

Что касается функциональности,то программный коммутатор должен поддерживать современные протоколы сигнализации. Таких, к примеру, как SIP и H.248 для управления работой абонентов и шлюзов. Для прозрачного переноса сигнализации ОКС №7 из мира TDM в NGN потребуется поддержка стека протоколов семейства SIGTRAN и протоколов SIP-T/SIP-I. Для решения задач оперативного биллинга и аутентификации абонентов не будет лишней поддержка программным коммутатором протоколов Radius или Diameter. 

Очевидно, что развитие стандартов не стоит на месте. И можно ожидать, что предъявляемые требования будут меняться. Поэтому важна помощь от производителя программного коммутатора, который может оказать техническую поддержку и дальнейшее сопровождение продукта. Собственно, поэтому автор не рекомендует использование в операторских сетях продуктов, распространяемых по принципу Open Source. Такие продукты не ориентированы на коммерческое использование, а в основном предназначены для корпоративного сегмента потребителей. Это означает,что они не рассчитаны на большую нагрузку и значительную абонентскую емкость. Кроме того, могут возникнуть проблемы при организации выхода в сеть общего пользования из-за отсутствия поддержки сигнализации ОКС №7 и серти- фиката соответствия.

Безопасность

Очевидно, что сеть управления и приложений требует тщательной защиты. Доступ злоумышленника или вредоносной программы в этот сегмент сети может нанести очень серьезный финансовый ущерб оператору. А народная мудрость гласит: «спасание утопающих — дело рук самих утопающих». Вопрос безопасности NGN- сети, пожалуй, является самым сложным и важным при ее проектировании. Его нужно рассматривать комплексно, учитывая все элементы сетевой инфраструктуры, что невозможно отразить в рамках этой публикации. Рассмотрим только часть из них. Они порой не принимаются во внимание, но, тем не менее, влияют на безопасность сети NGN. 

Прежде всего, хочется предостеречь операторов от идеи широкомасштабного использования IP-телефонов. И на это есть несколько веских причин. Первая из них — вопрос безопасности. Установка IP-телефона может подтолкнуть компьютерного злоумышленника к попыткам несанкционированного использования голосовых услуг, предоставляемых с помощью программного коммутатора. Кроме того, он может искусственно создавать атаки на программный коммутатор, что может привести к отказу в обслуживании других абонентов. Единственным надежным способом защиты в этом случае является использование пограничного контроллера сессий — SBC (Session Border Controller). Его стоимость находится в прямой зависимости от количества одновременно обрабатываемых сессий. Поэтому не следует торопиться увеличивать количество IP-телефонов в сети NGN, иначе проектное решение окажется весьма дорогостоящим. Тем не менее, обязательно используйте SBC, если планируется осуществить взаимодействие с другими операторами через IP-каналы. Он поможет правильно осуществить трансляцию IP-адресов на уровне протоколов сигнализации и выполнить согласование кодеков. 

Вторая причина — экономическая целесообразность. Хороший IP-аппарат по-прежнему остается дорогим устройством, и его стоимость может послужить причиной отказа абонента от услуг оператора. С другой стороны, расширенная функциональность IP-телефона используется очень редко. В основном, IP-телефоны применяются в корпоративном сегменте и для руководящего состава предприятий. Для домашних пользователей намного выгоднее обходится использование специального домашнего шлюза (Home Gateway, HGW), содержащего в одном устройстве все необходимые компоненты для построения небольших домашних сетей (см.врезку «Домашний шлюз»). 

Преимущества HGW, как абонентских устройств, для оператора очевидны. Во-первых, FXS-порт позволяет абоненту использовать недорогой аналоговый телефонный аппарат, который в большинстве случаев уже находится в распоряжении абонента. Аналоговая линия исключает возможность проникновения хакера в пакетную сеть оператора, поскольку этот вид подключений предназначен для передачи и приема только акустических сигналов. Во-вторых, HGW предусматривает установку в помещении абонента устройства в одном корпусе. Абонент может самостоятельно справиться с его установкой и даже выполнить подключение интерфейсных кабелей. Для оператора это большая экономия времени и ресурсов технического персонала по подключению абонента. В-третьих, суммарная стоимость решения с HGW будет ниже, чем при использовании элементов по отдельности — модем, коммутатор, IP-телефон. 

С помощью HGW кардинально меняется устоявшаяся схема подключения абонентов. Если раньше последний вынужден был заказывать установку телефона, а уж затем подписываться на предоставление услуг ADSL поверх аналоговой телефонной линии, то при использовании HGW можно сразу получить весь набор современных услуг — несколько телефонных номеров (!), скоростной доступ в Интернет,прием телевизионных каналов. И что важно: оператор может вообще отказаться от применения аналоговой телефонной линии, а использовать только физическую медную пару. Ведь голосовой сигнал теперь передается внутри широкополосного канала данных. А это означает снижение затрат оператора в результате отказа от закупки сплиттерных устройств как на стороне оператора, так и абонента. 

Для обеспечения безопасности сети оператор должен будет сохранить за собой возможность конфигурирования и управления таким HGW и исключить доступ абонента к настройкам модема. Выходит, что нужно сдвинуть границу ответственности оператора с телефонной распределительной коробки внутрь помещения абонента и переместить ее на домашний шлюз. Безусловно, это приводит к усложнению процесса обслуживания абонента. Ведь теперь инженер технической поддержки оператора должен самостоятельно настраивать HGW, производить замену программного обеспечения, осуществлять его настройку и проверять работоспособность. И все это нужно делать без доступа в помещение абонента. 

Но с другой стороны, при правильном подходе этот процесс можно превратить для абонента в режим «включил и работай», то есть «plug-and-play». Для этого был разработан специальный протокол TR-069, который подразумевает возможность двустороннего обмена информацией между сервером автоконфигурирования (Auto Configuration Server)и абонентским устройством. Еще один плюс обслуживания модема оператором состоит в том, что можно разработать и применить единую политику защиты абонентов от возможного проникновения в домашние сети вирусов или всевозможных вредоносных программ. 

Построение сети NGN — достаточно сложная задача для любой компании. Нужно учитывать много исходных факторов, которые влияют на успешное завершение проекта. В публикации представлены только основные подходы к проектированию сетей следующего поколения, и поэтому многие важные вопросы в ней остались за рамками статьи. Хотя автор и является сотрудником компании «Монис», но изложение материала строилось без привязки к конкретному поставщику оборудования или решений. Хотелось бы выразить надежду, что данная публикация заинтересовала читателя и помогла разобраться с некоторыми проблемными вопросами, а предложенные идеи найдут свое воплощение на практике.

Виктор ЧЕМЕРОВСКИЙ, 
ведущий специалист отдела новых технологий
ООО СП «Монис»,
chemerovsky@monis.com.ua